直接观察位错结构的扫描电镜电子通道衬度技术

介绍了扫描电镜电子通道衬度技术，该技术可以很好地观察材料中位错结构、用这种技术观察受循环载荷作用的铜单晶中的典型位错结构，与常规的ＴＥＭ方法观察结果基本一致。     

一种X射线衍射线形分析中位错衬度因子的计算方法

基于Teodosiu各向异性弹性理论计算位错产生的位移场,建立适用于各滑移系中位错衬度因子的计算公式。以立方晶体为实例,对计算过程进行了化简。给出了f.c.c晶体Cu和b.c.c晶体Fe中分布于12个滑移系中位错在8种衍射面指数下的衬度因子,将计算结果同文献进行了对比。对历经不同应变准静态压缩加载的无氧铜开展了X射线衍射实验,阐述了衬度因子在消除衍射谱各向异性展宽中的作用。结合衍射线形分析,获取了样品中的亚晶粒尺寸、螺位错比例和位错密度。     

沉积在核石墨IG-110基体上的热解炭涂层微观结构

采用化学气相沉积技术,以甲烷作为碳源,在核石墨IG-110基体上制备层状热解炭涂层。利用偏光显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及同步辐射掠入射X射线衍射(GI-XRD)研究热解炭涂层的微观结构和生长特性。结果表明,热解炭涂层具有大锥体、小锥体和再生锥体三种生长锥微观结构,热解炭片层间结合紧密,生长锥间结合密实。热解炭涂层存在光滑层和再生层两种织构,每种织构都含有两种晶面间距不同的相结构,平滑层主要含有低石墨化度相,而再生层主要含有高石墨化度相。热解炭涂层致密的微观结构和仅存在的纳米级别的微孔使其可以作为气体阻隔涂层。     

同步辐射技术在核材料研究中的应用

先进同步辐射光源具有高通量、高相干性、高脉冲重复率等优点,将基于其的X射线衍射、小角散射、成像、谱学等表征方法与原位环境(如温度场、应力场、气氛、溶液介质等)实验装置配合,可为系统表征与评价核能系统用材料与部件的服役行为和损伤机制提供重要技术手段.核材料在高温/应力/介质/中子辐照等复杂多场环境下的服役损伤行为长期以来...     

X射线束点尺寸对X射线相位衬度成像的影响

X射线相位衬度成像利用X射线穿过样品后的相位变化, 通过衍射信息来获得样品的结构特征。X射线相位衬度成像在生物影像、显微成像以及材料科学研究中有重要的应用。如果X射线成像样品物质密度比较低, 它对X射线的吸收很小, 所以常规的吸收衬度成像质量较差, 不易分辨样品的结构细节。理论分析和实验研究都表明当X射线束点尺寸减小到一定尺度后, X射线源的空间相干性增强, 采用相位衬度成像可以提高低密度样品的成像质量。X射线相位衬度成像质量与X射线束点尺寸, 样品到影像记录平面之间距离直接相关。本文研究了X射线束点尺寸与低密度样品影像边沿轮廓宽度和对比度之间的影响关系。研究结果表明, 根据低密度样品的介电常数、X射线源到样品距离, 以及样品到影像记录平面距离, 存在最优化的X射线束点尺寸。在该最优化配置条件下, 低密度样品的X射线成像可以获得最好的图像质量。     

SXR-CT技术应用研究烧结陶瓷三维微结构拓扑形貌

借助同步辐射硬X射线高强度，强穿透，高分辨和天然准直性的特性，应用卷积反投影重建算法实现CT三维重建技术，简称SXR—CT(Synchrotron X-Ray Computed Tomography),研究了氧化物陶瓷烧结体残余孔隙的三维拓扑微结构。同时量化计算了样品的孔隙率和密度，较好地符合实验测量数据。     

X射线成像术(上)

该文着重从衬度的形成讨论了X射线成像。介绍衬度生成的三种机制:吸收、位相变动和衍射。还介绍了成像设备的主要构成部件:X射线源(X射线发生器、直线加速器和同步辐射),各类探测器、像增强器与显示器,机械、控制与数据处理系统等;应用各种衬度形成的一些成像方法也作了简述,如利用吸收衬度的造影成像、数字减影和双色减影成像、计算机断层成像;利用相位衬度的干涉仪法、类同轴全息法和衍射增强法;利用衍射衬度的Lang透射法和Berg-Barrett反射法等,并用少量例子说明。     

X射线成像术(下)

该文的前半部分(本刊上一期)已扼要介绍了X射线成像的三种衬度机制及成像设备各主要组件的构造,下半部分将继续介绍应用各种衬度的不同的成像方法和一些实例。     

印制电路板表面沾污表征技术

通过选用扫描电子显微镜结合X射线能量谱分析和XPS能谱分析配合平行成像技术,对印制电路板表面沾污进行分析,测量结果存在较大差异。通过设计氩离子刻蚀清洁样品表面实验对两种方法的测量结果差异性进行分析,结果表明,印制电路板表面沾污主要来源于样品表层污染。因此,两种分析技术中具有表面分析功能的XPS能谱分析配合平行成像技术更具优势,可以较为准确地探测表面污染元素的种类、含量以及各污染元素在样品表面的分布状况,对查找器件失效原因具有指导意义,值得推广和应用。     

高分辨三维成像原位试验机研制进展及应用

先进材料及结构的损伤表征和在役性能评价是重大装备研发与服役中的关键科学问题。目前,依托同步辐射大科学装置的X射线三维成像技术在金属材料细观损伤力学行为研究方面具有独特优势,而兼容于同步辐射光源相应光束线站的各类原位加载装置对材料内部微结构损伤演化的动态高分辨表征具有重要意义。简要介绍了国内外依托世界各大高性能光源的原位加载试验机研制进展与应用成果,重点阐述了可实现单向拉压、循环加载及具备极寒、高温、真空等样品环境的基于同步辐射X射线成像的原位加载装置的设计原理及结构特点。最后,结合第三代高能X射线三维成像技术特点、先进光源线站建设、高通量试验要求等,对材料原位加载条件下的高时空分辨率动态成像进行了展望,指出开发集拉伸、压缩、低周疲劳、高周疲劳和超高周疲劳加载机构于一体的多功能原位试验机是一项重要的工作。     

同步辐射原位X射线散射技术在纳米与能源材料中的应用

同步辐射原位X射线散射技术可以实现对材料结构进行多尺度的、无损的、高时间空间分辨率的表征,动态地揭示材料微观结构在不同外界环境下的演变过程。X射线散射基础理论已经相对成熟。第三代同步辐射光源大幅提高了X射线散射技术的时空分辨率,进一步拓宽X射线散射技术的应用场景。当前同步辐射原位X射线散射技术的难点主要集中于实验装置设计和大数据处理。概述了X射线散射技术的主要分类和基本的实验方法,主要介绍了不同分类的同步辐射原位X射线散射技术在纳米材料(纳米颗粒生长和纳米颗粒自组装)与能源材料(以钙钛矿薄膜材料为代表)研究中的应用。最后结合当前国内外先进同步辐射光源的发展现状,展望了同步辐射原位X射线散射技术未来发展的方向和应用前景。     

X射线组合透镜近焦点处的三维聚焦性能研究

X射线组合透镜是一种利用折射效应对X射线聚焦成像的新型元件。本文结合衍射理论和统计学理论,推导得出X射线组合透镜近焦点处的三维聚焦强度分布公式,并以此为基础对X射线组合透镜的结构参数进行设计。计算得出了PMMA、Si、Al三种材料的X射线组合透镜在不同工作波长下的强度增益、焦斑尺寸和焦深等聚焦性能指标。并针对PMMA材料X射线组合透镜,分析了近焦点处三维聚焦性能随组合透镜结构参数的变化关系,给出了一种PMMA材料X射线组合透镜的设计结果。根据设计的组合透镜结构参数,计算了当X射线工作波长为0.15nm时,X射线辐射经过组合透镜后的近焦点处的强度分布。     

三维微观组织模拟及其表征分析技术的研究进展

多晶材料的微观组织结构在一定程度上决定了其宏观力学性能,微观组织的三维仿真及其表征对于预测和研究材料内部真实组织结构及其演化规律具有重要的意义。本文对目前常用的三维模拟方法与表征技术在材料科学领域的应用进行了总结,叙述了目前常用的几种三维模拟方法及表征技术的基本原理,并对其最新研究进展、研究热点以及难点进行了分析,提出了未来在材料科学领域中的研究内容与方向。     

纳米晶体硅量子点薄膜的制备及表征

利用激光烧蚀沉积法在n-Si（100）衬底上制备非晶硅（α-Si）薄膜,再经过高温退火技术处理使α-Si晶化成纳米硅晶体（nc—Si）量子点．利用拉曼（naman）L谱仪、X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）以及原子力显微镜（AFM）等测试仪器对nc-Si薄膜进行表征,发现制备的nc-Si量子点排列紧密、尺寸均匀,具有很好的单晶结构,制备的nc-Si薄膜晶化比例很高,并且优先选择在[111]方向晶化．     

三维X射线衍射技术与工程材料研究

第三代同步辐射光源可以产生高能X射线,实现对使役条件下工程材料内部晶体结构的原位无损表征.三维X射线衍射(3DXRD)是一种基于同步辐射技术的新兴表征技术,其采用单色高能硬X射线对多晶材料沿不同方向采集衍射信号,得到材料内部晶粒的晶体取向、空间位置、晶内局部应力张量等信息.当结合原位实验对材料进行3DXRD分析时,可以...     

HRS和LMC工艺对第三代镍基单晶高温合金DD33中显微孔洞的影响

采用高分辨透射X射线三维成像技术研究了传统高速凝固法(HRS)和液态金属冷却法(LMC)两种工艺制备的镍基单晶高温合金DD33中显微孔洞的三维尺寸信息,结果表明:与HRS相比,LMC工艺降低一次枝晶间距,增加共晶体积分数,使最后凝固阶段枝晶间的空隙尺寸变大,压降降低,最终降低了铸态孔的尺寸及体积分数。固溶处理后用两种工艺制备的合金中显微孔洞的体积分数都有所增加,但是用LMC工艺制备的合金中较细的枝晶和较低的偏析程度,使合金中固溶孔的体积分数显著低于用HRS工艺制备的合金。     

表面机械研磨处理的纯铜拉伸形变机制

采用扫描电镜电子通道衬度技术(SEM-ECC)研究了表面机械研磨处理(SMAT)铜表面在室温拉伸的形变特征.结果表明:剪切带是纳米晶层、亚微晶层以及由位错胞组成的过渡层的共同形变特征,在不同的结构表层,剪切带的形貌略有差别.纳米晶层和亚微晶层内的剪切带主要为沿平面界面剪切滑动的结果,而过渡层的形变主要是以SMAT处理前的初始晶粒为单元发生的,剪切带的形成基本符合晶体学规律.     

氮化锌空心粉末的制备和表征

报道了氮化锌空心粉末的制备和表征。将纯Zn粉置于流量为500mL／min的NH3气流中,在600℃温度下氮化150min,制备出Zn3N2空心粉末。用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对制备的Zn3N2空心粉末进行了确认、观测和表征。     

Structural and Spectroscopic Characterizations of ZnO Quantum Dots Annealed at Different Temperatures

Here, we report the synthesis and characterizations of sol-gel derived zinc oxide （ZnO） quantum dots （QDs） using zinc acetate dihydrate （Zn（CH3COO）2.2H20） and lithium hydroxide monohydrate （LiOH.H20） as raw material. The as-prepared ZnO QDs was annealed at different temperature （400, 700, and 900 ℃） and the structural, optical properties were investigated by X-ray diffraction （XRD）, high resolution transmission electron microscopy （HRTEM）, UV-Vis and photoluminescence （PL） spectroscopy. The powder XRD patterns of the obtained samples showed the formation of single-phase wurtzite structure and the morphological changes have been observed with increasing annealing temperature. In the absorption spectra, the optical band gap of nanocrystalline ZnO QDs decreased from 3.18 to 3.11 eV and the particle size increased with increasing temperature. In the PL spectra, a broad green emission peak related to defect levels in the visible range of the spectra have been recorded.     

EB-PVD制备YSZ涂层的氧空位和晶体学织构表征

为探索电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备YSZ涂层的显微组织结构特征,采用大功率EB-PVD设备制备了20 μm厚的YSZ涂层.分别利用X射线荧光光谱(XRF)和X射线衍射(XRD)技术分析了涂层的化学成分和物相组成,并进一步采用X射线面探扫描技术对涂层的织构进行了表征.分析结果表明,涂层材料具有典型的立方萤石型结构,且表现出择优取向特征,空气气氛中1273 K退火前后XRD峰位的偏移以及退火后O元素沿断面的浓度分布均表明制备过程中在涂层的晶格内形成了额外的氧空位.